Межпредметные связи: Обеспечивающие: информатика математика вычислительная техника и МП системы программирования. определяется состояние больного медицинская диагностика; или состояние технической системы техническая диагностика. Технической диагностикой называется наука о распознавании состояния технической системы. Как известно наиболее важным показателем надежности является отсутствие отказов во время функционирования работы технической системы.

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

Лекция 1

Тема. Основы технической диагностики

Цель. Дать понятие необходимости технической диагностики для электронных систем.

Учебная. Разъяснить понятия основ диагностики.

Развивающая. Развивать логическое мышление и естественное - научное мировоззрение.

Воспитательная . Воспитывать интерес к научным достижениям и открытиям в отрасли телекоммуникации.

Межпредметные связи:

Обеспечивающие: информатика, математика, вычислительная техника и МП , системы программирования .

Обеспечиваемые: Стажорская практика

Методическое обеспечение и оборудование:

Методическая разработка к занятию.

Учебный план.

Учебная программа

Рабочая программа.

Инструктаж по технике безопасности.

Технические средства обучения: персональный компьютер.

Обеспечение рабочих мест:

Рабочие тетради

Ход лекции.

Организационный момент.

Анализ и проверка домашней работы

Ответьте на вопросы:

План лекции

1 Основы технической диагностики

1.1 Основные направления технической диагностики

1.2 Постановка задач технической диагностики

1 ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

Определения. Термин «диагностика» происходит от греческого слова «диагнозис», что означает распознавание, определение.

В процессе диагностики устанавливается диагноз, т. е. определяется состояние больного (медицинская диагностика; или состояние технической системы (техническая диагностика).

Технической диагностикой называется наука о распознавании состояния технической системы.

Цели технической диагностики. Рассмотрим кратко основное содержание технической диагностики. Техническая диагностика изучает методы получения и оценки диагностической информации, диагностические модели и алгоритмы принятия решений. Целью технической диагностики является повышение надежности и ресурса технических, систем.

Как известно, наиболее важным показателем надежности является отсутствие отказов во время функционирования (работы) технической системы. Отказ авиационного двигателя в полетных условиях, судовых механизмов во время плавания корабля, энергетических установок в работе под нагрузкой может привести к тяжелым последствиям.

Техническая диагностика благодаря раннему обнаружению дефектов и неисправностей позволяет устранить подобные отказы в процессе технического обслуживания, что повышает надежность и эффективность эксплуатации, а также дает возможность эксплуатации технических систем ответственного назначения по состоянию.

В практике ресурс таких систем определяется по наиболее «слабым» экземплярам изделий. При эксплуатации по состоянию каждый экземпляр эксплуатируется до предельного состояния в соответствии с рекомендациями системы технической диагностики. Эксплуатация по техническому состоянию может принести выгоду, эквивалентную стоимости 30% общего парка машин.

Основные задачи технической диагностики . Техническая диагностика решает обширный круг задач, многие из которых являются смежными с задачами других научных дисциплин. Основной задачей технической диагностики является распознавание состояния технической системы в условиях ограниченной информации.

Техническую диагностику иногда называют безразборной диагностикой, т. е. диагностикой, осуществляемой без разборки изделия. Анализ состояния проводится в условиях эксплуатации, при которых получение информации крайне затруднено. Часто не представляется возможным по имеющейся информации сделать однозначное заключение и приходится использовать статистические методы.

Теоретическим фундаментом для решения основной задачи технической диагностики следует считать общую теорию распознавания образцов. Эта теория, составляющая важный раздел технической кибернетики, занимается распознаванием образов любой природы (геометрических, звуковых и т. п.), машинным распознаванием речи, печатного и рукописного текстов и т. д. Техническая диагностика изучает алгоритмы распознавания применительно к задачам диагностики, которые обычно могут рассматриваться как задачи классификации.

Алгоритмы распознавания в технической диагностике частично основываются на диагностических моделях, устанавливающих связь между состояниями технической системы и их отображениями в пространстве диагностических сигналов. Важной частью проблемы распознавания являются правила принятия решений (решающие правила).

Решение диагностической задачи (отнесение изделия к исправным или неисправным) всегда связано с риском ложной тревоги или пропуска цели. Для принятия обоснованного решения целесообразно привлекать методы теории статистических решений, разработанные впервые в радиолокации.

Решение задач технической диагностики всегда связано с прогнозированием надежности на ближайший период эксплуатации (до следующего технического осмотра). Здесь решения должны основываться на моделях отказов, изучаемых в теории надежности.

Вторым важным направлением технической диагностики является теория контролеспособности. Контролеспособностью называется свойство изделия обеспечивать достоверную оценку его технического состояния и раннее обнаружение неисправностей и отказов. Контролеспособность создается конструкцией изделия и принятой системой технической диагностики.

Крупной задачей теории контролеспособности является изучение средств и методов получения диагностической информации. В сложных технических системах используется автоматизированный контроль состояния, которым предусматривается обработка диагностической информации и формирование управляющих сигналов. Методы проектирования автоматизированных систем контроля составляют одно из направлений теории контролеспособности. Наконец, очень важные задачи теории контролеспособности связаны с разработкой алгоритмов поиска неисправностей, разработкой диагностических тестов, минимизацией процесса установления диагноза.

В связи с тем, что техническая диагностика развивалась первоначально только для радиоэлектронных систем, многие авторы отождествляют теорию технической диагностики с теорией контролеспособности (поиском и контролем неисправностей), что, конечно, ограничивает область приложения технической диагностики.

Структура технической диагностики. На рис. 1 показана структура технической диагностики. Она характеризуется двумя взаимопроникающими и взаимосвязанными направлениями: теорией распознавания и теорией контролеспособности. Теория распознавания содержит разделы, связанные с построением алгоритмов распознавания, решающих правил и диагностических моделей. Теория контролеспособности включает разработку средств и методов получения диагностической информации, автоматизированный контроль и поиск неисправностей. Техническую диагностику следует рассматривать как раздел общей теории надежности.

1.2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

Вводные замечания. Пусть требуется определить состояние шлицевого соединения валов редуктора в эксплуатационных условиях. При большом износе шлицев появляются перекосы и усталостные разрушения. Непосредственный осмотр шлицев невозможен, так как требует разборки редуктора, т. е. прекращения эксплуатации. Неисправность шлицевого соединения может повлиять на спектр колебаний корпуса редуктора, акустические колебания, содержание железа в масле и другие параметры.

Задача технической диагностики состоит в определении степени износа шлицев (глубины разрушенного поверхностного слоя) по данным измерений ряда косвенных параметров. Как указывалось, одной из важных особенностей технической диагностики является распознавание в условиях ограниченной информации, когда требуется руководствоваться определенными приемами и правилами для принятия обоснованного решения.

Состояние системы описывается совокупностью (множеством) определяющих ее параметров (признаков). Разумеется, что множество определяющих параметров (признаков) может быть различным, в первую очередь, в связи с самой задачей распознавания. Например, для распознавания состояния шлицевого соединения двигателя достаточна некоторая группа параметров, но она должна быть дополнена, если проводится диагностика и других деталей.

Распознавание состояния системы — отнесение состояния системы к одному из возможных классов (диагнозов). Число диагнозов (классов, типичных состояний, эталонов) зависит от особенностей задачи и целей исследования.

Часто требуется провести выбор одного из двух диагнозов (дифференциальная диагностика или дихотомия); например, «исправное состояние» и «неисправное состояние». В других случаях необходимо более подробно охарактеризовать неисправное состояние, например повышенный износ шлицев, возрастание вибраций лопаток и т. п. В большинстве задач технической диагностики диагнозы (классы) устанавливаются заранее, и в этих условиях задачу распознавания часто называют задачей классификации.

Так как техническая диагностика связана с обработкой большого объема информации, то принятие решений (распознавание) часто осуществляется с помощью электронных вычислительных машин (ЭВМ).

Совокупность последовательных действий в процессе распознавания называется алгоритмом распознавания . Существенной частью процесса распознавания является выбор параметров, описывающих состояние системы. Они должны быть достаточно информативны, чтобы при выбранном числе диагнозов процесс разделения (распознавания) мог быть осуществлен.

Существуют два основных подхода к задаче распознавания: вероятностный и детерминистский . Постановка задачи при вероятностных методах распознавания такова. Имеется система, которая находится в одном из п случайных состояний Д. Известна совокупность признаков (параметров), каждый из которых с определенной вероятностью характеризует состояние системы. Требуется построить решающее правило, с помощью которого предъявленная (диагностируемая) совокупность признаков была бы отнесена к одному из возможных состояний (диагнозов). Желательно также оценить достоверность принятого решения и степень риска ошибочного решения.

При детерминистских методах распознавания удобно формулировать задачу на геометрическом языке. Если система характеризуется v -мерным вектором X , то любое состояние системы представляет собой точку в v -мерном пространстве параметров (признаков). Предполагается, что диагноз Д соответствует некоторой области рассматриваемого пространства признаков. Требуется найти решающее правило, в соответствии с которым предъявленный вектор X * (диагностируемый объект) будет отнесен к определенной области диагноза. Таким образом задача сводится к разделению пространства признаков на области диагнозов.

При детерминистском подходе области диагнозов обычно считаются «непересекающимися», т. е. вероятность одного диагноза (в область которого попадает точка) равна единице, вероятность других равна нулю. Подобным образом предполагается, что и каждый признак либо встречается при данном диагнозе, либо отсутствует.

Вероятностный и детерминистский подходы не имеют принципиальных различий. Более общими являются вероятностные методы, но они часто требуют и значительно большего объема предварительной информации. Детерминистские подходы более кратко описывают существенные стороны процесса распознавания, меньше зависят от избыточной, малоценной информации, больше соответствуют логике мышления человека.

2 ОСНОВЫ КОНТРОЛЯ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ

2.1. Основные понятия и определения

Одним из наиболее эффективных способов улучшения эксплуатационно-технических характеристик цифровых систем, занявших доминирующее положение в современных телекоммуникационных системах является использование при их эксплуатации методов и средств контроля и технической диагностики.

Техническая диагностика представляет собой область знаний, позволяющая с заданной достоверностью разделять неисправное и исправное состояния систем и цель ее состоит в локализации неисправностей и в восстановлении исправного состояния системы. С точки зрения системного подхода средства контроля и технической диагностики целесообразно рассматривать как составную часть подсистемы технического обслуживания и ремонта, т.е системы технической эксплуатации .

Рассмотрим основные понятия и определения, применяемые для описания и характеристики методов контроля и диагностики.

Техническое обслуживание - это комплекс работ (операций) для поддержания системы в исправном или работоспособном состоянии.

Ремонт - комплекс операций по восстановлению работоспособности и восстановлению ресурсов системы или ее составных частей.

Ремонтопригодность - свойство системы, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения ее отказов и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонта.

В зависимости от сложности и объема работ, характера неисправностей предусматриваются два вида ремонта цифровых систем:

Неплановый текущий ремонт системы;

Неплановый средний ремонт системы.

Текущий ремонт - ремонт, выполняемый для обеспечения или восстановления работоспособности системы и состоящий в замене или восстановлении ее отдельных частей.

Средний ремонт - ремонт, выполняемый для восстановления исправности и частичного восстановления ресурса с заменой или восстановлением составных частей ограниченной номенклатуры и контролем технического состояния составных частей, выполняемом в объеме, установленном нормативно-технической документацией.

Одним из важных понятий в технической диагностике является техническое состояние объекта.

Техническое состояние - совокупность подверженных изменению в процессе производства или эксплуатации свойств объекта, характеризуемая в определенный момент признаками, установленными нормативно-технической документацией.

Контроль технического состояния - определение вида технического состояния.

Вид технического состояния - совокупность технических состояний, удовлетворяющих (или неудовлетворяющих) требованиям, определяющим исправность, работоспособность или правильность функционирования объекта.

Различают следующие виды состояния объекта:

Исправное или неисправное состояние,

Работоспособное или неработоспособное состояния,

Полное или частичное функционирование.

Исправное - техническое состояние, при котором объект соответствует всем установленным требованиям.

Неисправное - техническое состояние, при котором объект не соответствует хотя бы одному из установленных требований нормативных характеристик.

Работоспособное - техническое состояние, при котором объект способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в установленных пределах.

Неработоспособное - техническое состояние, при котором значение хотя бы одного заданного параметра, характеризующего способность объекта выполнять заданные функции, не соответствует установленным требованиям.

Правильное функционирование - техническое состояние, при котором объект выполняет все те регламентированные функции, которые требуются в текущий момент времени, сохраняя значения заданных параметров их выполнения в установленных пределах.

Неправильное функционирование - техническое состояние, при котором объект не выполняет части регламентированных функций, требуемых в текущий момент времени или не сохраняет значения заданных параметров их выполнения в установленных пределах.

Из определений технических состояний объекта следует, что в состоянии исправности объект всегда работоспособен, в состоянии работоспособности правильно функционирует во всех режимах, а в состоянии неправильное функционирование - неработоспособен и неисправен. Правильно функционирующий объект может быть неработоспособным, а значит, неисправным. Работоспособный объект может быть также неисправным.

Рассмотрим некоторые определения, связанные с понятием контролепригодности и техническим диагностированием.

Контролепригодность - свойство объекта, характеризующее его приспособленность к проведению контроля заданными средствами.

Показатель контролепригодности - количественная характеристика контролепригодности.

Уровень контролепригодности - относительная характеристика контролепригодности, основанная на сравнении совокупности показателей контролепригодности оцениваемого объекта с соответствующей совокупностью базовых показателей.

Техническое диагностирование - процесс определения технического состояния объекта с определенной точностью.

Поиск дефекта - диагностирование, целью которого является определение места и, при необходимости, причины и вида дефекта.

Тест диагностирования - одно или несколько тестовых воздействий и последовательность их выполнения, обеспечивающие диагностирование.

Проверяющий тест - тест диагностирования для проверки исправности или работоспособности объекта.

Тест поиска дефекта - тест диагностирования для поиска дефекта.

Совокупность средств и объекта диагностирования и, при необходимости, исполнителей, подготовленная к диагностированию или осуществляющая его по правилам, установленным соответствующей документацией.

Результатом диагностирования является заключение о техническом состоянии объекта с указанием, при необходимости, места, вида и причины дефекта. Число состояний, которые необходимо различить в результате диагностирования, определяется глубиной поиска неисправности.

Глубина поиска неисправности - степень детализации при техническом диагностировании, указывающая до какой составной части объекта определяется место неисправности.

2.2. Задачи и классификация систем технической диагностики

Все более возрастающие требования к надежности цифровых систем вызывают необходимость создания и внедрения современных методов и технических средств контроля и диагностики для различных стадий жизненного цикла. Как отмечалось ранее переход к широкому применению БИС, СБИС и МПК в цифровых системах создал вместе с бесспорными преимуществами и ряд серьезных проблем в их эксплуатационном обслуживании, связанных в первую очередь с процессами контроля и диагностики. Известно, что затраты на поиск и устранение неисправностей на этапе производства составляют от 30% до 50% общих затрат на изготовление устройств. На этапе же эксплуатации не менее 80% времени восстановления цифровой системы приходится на поиск неисправного сменного элемента. В целом затраты, связанные с обнаружением, поиском и устранением неисправности возрастают в 10 кратном размере при прохождении неисправности через каждый технологический этап и от входного контроля интегральных микросхем до выявления отказа на этапе эксплуатации обходятся в 1000 раз дороже. Успешное решение подобной задачи возможно только на основе комплексного подхода к вопросам контроля диагностики, так как системы диагностики используются на всех этапах жизни цифровой системы. Это требует дальнейшего повышения интенсивности работ по обслуживанию, восстановлению и ремонта на этапах производства и эксплуатации.

Общие задачи контроля и диагностики цифровых систем и ее составных частей обычно рассматриваются с точки зрения основных стадий разработки, производства и эксплуатации. Наряду с общими подходами к решению этих задач имеются и существенные различия, обусловленные специфическими особенностями присущими этим стадиям.

На стадии разработки цифровых систем решаются две задачи контроля и диагностики:

1. Обеспечение контролепригодности цифровой системы в целом и ее составных частей.

2. Отладка, проверка исправности и работоспособности составных частей и цифровой системы в целом.

При контроле и диагностике в условиях производства цифровой системы обеспечивается решение следующих задач:

1. Выявление и отбраковка дефектных компонентов и узлов на ранних этапах изготовления.

2. Сбор и анализ статистической информации о дефектах и типах неисправностей.

3. Снижение трудоемкости и, соответственно, стоимости контроля и диагностики.

Контроль и диагностика цифровой системы в условиях эксплуатации имеют следующие особенности:

1. В большинстве случаев достаточна локализация неисправностей на уровне конструктивно-съемного узла, как правило, типового элемента замены (ТЭЗ).

2. Высока вероятность появления к моменту ремонта не более одной неисправности.

3. В большинстве цифровых систем предусмотрены некоторые возможности контроля и диагностики.

4. Возможно ранее обнаружение предотказных состояний при профилактических осмотрах.

Таким образом, для объекта, подлежащего техническому диагностированию должны быть установлены вид и назначение системы диагностирования.

Устанавливаются следующие основные области применения систем диагностирования:

а) на этапе производства объекта: в процессе наладки, в процессе приемки;

б) на этапе эксплуатации объекта; при техническом обслуживании в процессе применения, при техническом обслуживании в процессе хранения, при техническом обслуживании в процессе транспортировки;

в) при ремонте изделия: перед ремонтом, после ремонта.

Системы диагностирования предназначаются для решения одной или нескольких задач: проверки исправности; проверки работоспособности; проверки функционирования: поиска дефектов. При этом составляющими системы диагностирования являются: объект технического диагностирования, под которым понимают объект или его составные части, техническое состояние которых подлежит определению, средства технического диагностирования, совокупность измерительных приборов, средства коммутации и сопряжения с объектом.

Техническое диагностирование (ТД) осуществляется в системе технического диагностирования (СТД), которая представляет собой совокупность средств и объекта диагностирования и при необходимости исполнителей, подготовленная к диагностированию и осуществляющая его по правилам, установленным документацией.

Составляющими системы являются:

объект технического диагностирования (ОТД), под которым понимают системы или его составные части, техническое состояние которых подлежит определению, и средства технического диагностирования - совокупность измерительных приборов, средств коммутации и сопряжения с ОТД.

Система технического диагностирования работает в соответствии с алгоритмом ТД, который представляет совокупность предписаний о проведении диагностирования.

Условия проведения ТД, включающие состав диагностических параметров (ДП), их предельно допустимые наименьшие и наибольшие предотказные значения, периодичность диагностирования изделия и эксплуатационные параметры применяемых средств, определяют режим технического диагностирования и контроля.

Диагностический параметр (признак)- параметр, используемый в установленном порядке для определения технического состояния объекта.

Системы технического диагностирования (СТД) могут быть различными по своему назначению, структуре, месту установки, составу, конструкции, схемотехническим решениям. Они могут быть классифицированы по ряду признаков, определяющих их назначение, задачи, структуру, состав технических средств:

по степени охвата ОТД; по характеру взаимодействия между ОТД и системой технического диагностики и контроля (СТДК); по используемым средствам технического диагностирования и контроля; по степени автоматизации ОТД.

По степени охвата системы технического диагностирования могут быть разделены на локальные и общие. Под локальными понимают системы технического диагностирования, решающие одну или несколько перечисленных выше задач - определения работоспособности или поиск места отказа. Общими – называют системы технического диагностирования, решающие все поставленные задачи диагностики .

По характеру взаимодействия ОТД со средствами технического диагностирования (СрТД) системы технического диагностирования подразделяют на:

системы с функциональной диагностикой , в которых решение задач диагностики осуществляется в процессе функционирования ОТД по своему назначению, и системы с тестовой диагностикой, в которых решение задач диагностики осуществляется в специальном режиме работы ОТД путем подачи на него тестовых сигналов.

По используемым средствам технического диагностирования системы ТД можно разделить на:

системы с универсальными средствами ТДК (например ЭВМ);

системы со специализированными средствами (стенды, имитаторы, специализированные ЭВМ);

системы с внешними средствами , в которых средства и ОТД конструктивно отделены друг от друга;

системы со встроенными средствами , в которых ОТД и СТД конструктивно представляют одно изделие.

По степени автоматизации системы технического диагностирования можно разделить на:

автоматические , в которых процесс получения информации о техническом состоянии ОТД осуществляется без участия человека;

автоматизированные , в которых получение и обработка информации осуществляется с частичным участием человека;

неавтоматизированные (ручные), в которых получение и обработка информации осуществляется человеком-оператором.

Аналогичным образом могут классифицироваться и средства технического диагностирования: автоматические; автоматизированные; ручные.

Применительно к объекту технического диагностирования системы диагностики должны: предупреждать постепенные отказы; выявлять неявные отказы; осуществлять поиск неисправных узлов, блоков, сборочных единиц и локализовать место отказа.

Домашнее задание: § конспект.

Закрепление материала:

Ответьте на вопросы:

1. Какими направлениями характеризуется структура технической диагностики? Дайте определение каждому из них.
2. Объясните определение « Распознавание состояния системы», от чего зависит число диагнозов?
3. Какими свойствами должны обладать параметры, описывающие состояние системы?
4. Что собой представляет Техническая диагностика?
5. Что такое техническое обслуживание?
6. Что понимается под Ремонтом оборудования?
7. Что такое Ремонтопригодность?
8. Какие предусматриваются виды ремонта цифровых систем? Дайте определение каждому из них.
9. Поясните определение «Техническое состояние».
10. Какие виды состояния объекта различают? Охарактеризуйте каждое из них.
11. Разъясните термины Правильное функционирование и Неправильное функционирование.
12. Что такое Техническое диагностирование ?
13. Что включает в себя Система технического диагностирования?
14. Какие задачи контроля и диагностики решаются на стадии разработки?
15. Что такое диагностический параметр (признак)?
16. Как разделяются системы технического диагностирования по степени охвата?
17. Как подразделяют системы технического диагностирования по характеру взаимодействия СТД со средствами технического диагностирования (СрТД)?

Литература:

Амренов С. А. «Методы контроля и диагностики систем и сетей связи» КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ -:Астана, Казахский государственный агротехнический университет, 2005 г.

И.Г. Бакланов Тестирование и диагностика систем связи. - М.: Эко-Трендз, 2001.

Биргер И. А. Техническая диагностика.— М.: «Машиностроение», 1978.—240,с, ил.

АРИПОВ М.Н, ДЖУРАЕВ Р.Х., ДЖАББАРОВ Ш.Ю. «ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ» -Ташкент, ТЭИС, 2005

Платонов Ю. М., Уткин Ю. Г. Диагностика, ремонт и профилактика персональных компьютеров. -М.: Горячая линия - Телеком, 2003.-312 с: ил.

М.Е.Бушуева, В.В.Беляков Диагностика сложных технических систем Труды 1-го совещания по проекту НАТО SfP -973799 Semiconductors . Нижний Новгород, 2001

Малышенко Ю.В. ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА часть I конспект лекций

Платонов Ю. М., Уткин Ю. Г. Диагностика зависания и неисправностей компьютера/Серия «Техномир». Ростов-на-Дону: «Феникс», 2001. — 320 с.

PAGE \* MERGEFORMAT 4

Описание презентации Основные термины и определения технической диагностики регламентированы действующими по слайдам

Основные термины и определения технической диагностики регламентированы действующими стандартами, например, российским ГОСТом 20911 -89 «Техническая диагностика. Основные термины и определения» . Ниже приведены наиболее часто употребляемые термины и определения. Техническое состояние – это совокупность свойств объекта, определяющих возможность его функционирования и подверженных изменению в процессе производства, эксплуатации и ремонта. Работоспособный объект – объект, который может выполнять возложенные на него функции. Зарождающийся дефект – потенциально опасное изменение состояния объекта в процессе его эксплуатации, при котором значение информативного параметра (или параметров) не вышло за пределы допусков, задаваемых в технической документации. Дефект – изменение состояния объекта в процессе его изготовления, эксплуатации или ремонта, которое потенциально может привести к уменьшению степени его работоспособности. Неисправность – изменение состояния объекта, приводящее к уменьшению степени его работоспособности.

Отказ – изменение состояния объекта, исключающее возможность продолжения его функционирования. Параметры состояния – количественные характеристики свойств объекта, определяющие его работоспособность, заданные в технической документации на изготовление, эксплуатацию и ремонт. Мониторинг – выполняемые без вмешательства в функционирование объекта процессы измерения, анализа и прогнозирования контролируемых параметров или характеристик объекта с отображением их во времени, сравнением с ретроспективными данными и с пороговыми значениями. Защитный мониторинг – мониторинг, обеспечивающий в случае возникновения аварийной ситуации прекращение функционирование объекта. Прогнозирующий мониторинг – мониторинг с прогнозом изменения контролируемых характеристик объекта на время, определяемое длительностью прогноза. Диагностика (диагностирование) – процесс определения состояния объекта.

Тестовая диагностика – процесс определения состояния объек та по его реакции на внешнее воздействие определенного типа. Функциональная (рабочая) диагностика – процесс определения состояния объекта без нарушения режима его функционирования. Диагностические показатели – значения параметров или характеристик объекта, совокупность которых определяет состояние объекта. Диагностический признак – свойство объекта, качественно отражающее его состояние, в том числе и появление различных видов дефектов. Диагностический сигнал – контролируемая характеристика объекта, используемая для выявления диагностических признаков. (По диагностическому сигналу могут классифицироваться виды мониторинга и диагностики, например, тепловой или вибрационный мониторинг и диагностика). Диагностический параметр – количественная характеристика измеряемого диагностического сигнала, входящая в совокупность показателей состояния объекта. Диагностический симптом – это разность между фактическим и эталонным значениями диагностического параметра.

Технические средства мониторинга – средства, предназначенные для измерения и анализа контролируемых характеристик объекта, а также для прогноза их возможных изменений. Программное обеспечение для мониторинга – программное обеспечение для поддержки баз данных, выполняемых для мониторинга измерений и/или для управления этими измерениями. Технические средства диагностики – средства, предназначенные для измерения диагностических параметров и постановки диагноза. Система мониторинга и диагностики – совокупность объекта, технических средств мониторинга и диагностики, а также (при необходимости) оператора и эксперта, обеспечивающая постановку диагноза и прогноза состояния объекта. Автоматическая диагностика – процесс определения состояния объекта диагностики без участия оператора по данным измерений, выполненных техническими средствами диагностики либо с помощью оператора, либо автоматически. Программы автоматической диагностики – программное обеспечение, позволяющее заменить эксперта персональным компьютером при решении типовых диагностических задач.

Диагностика в пространстве состояний – процесс определения состояния объекта по результатам непосредственного измерения параметров состояния. Диагностика в пространстве признаков – процесс определения остояния объекта по результатам измерения диагностических параметров, определяющих диагностические признаки, в том числе косвенно связанные с параметрами состояния объекта. Диагностическое правило – совокупность диагностических при знаков и параметров, характеризующих появление в объекте определенного вида дефектов или неисправностей и пороговых значений, разделяющих множества бездефектных объектов и объектов с разной величиной дефекта. Диагностическая модель – совокупность диагностических правил по всем потенциально опасным дефектам в объекте диагностики. Алгоритм диагностики – совокупность предписаний по выпол нению определенных действий, необходимых для постановки диагноза в соответствии с конкретной диагностической моделью объекта. Диагноз – заключение о состоянии технического объекта. Прогноз – заключение о степени работоспособности объекта в течение прогнозируемого периода, вероятности его отказа за этот период или об остаточном ресурсе объекта.

Технические средства мониторинга – средства, предназначен ные для измерения и анализа контролируемых характеристик объекта, а также для прогноза их возможных изменений. Программное обеспечение для мониторинга – программное обеспечение для поддержки баз данных, выполняемых для мониторинга измерений и/или для управления этими измерениями. Технические средства диагностики – средства, предназначенные для измерения диагностических параметров и постановки диагноза. Система мониторинга и диагностики – совокупность объекта, технических средств мониторинга и диагностики, а также (при необходимости) оператора и эксперта, обеспечивающая постановку диагноза и прогноза состояния объекта. Автоматическая диагностика – процесс определения состояния объекта диагностики без участия оператора по данным измерений, выполненных техническими средствами диагностики либо с помощью оператора, либо автоматически. Программы автоматической диагностики – программное обес печение, позволяющее заменить эксперта персональным компьютером при решении типовых диагностических задач.

Основные этапы технической диагностики Первым этапом оценки технического состояния любого объекта является определение номенклатуры дефектов, которые представляют наибольшую опасность для его функционирования и должны обнаруживаться в процессе диагностики. Второй этап – это определение совокупности максимально воз можных параметров состояния, диагностических признаков и диагностических параметров, которые могут быть измерены для определения технического состояния объекта. третий этап оценки технического состояния – это оптимизация совокупности измеряемых параметров состояния и диагностических параметров. Эта совокупность должна отражать развитие всех дефектов, определяющих ресурс контролируемого узла или машины в целом.

Функциональная и тестовая диагностика Функциональная диагностика осуществляется без нарушения режимов работы объекта, т. е. при выполнении им своих функций. По способу получения диагностической информации функциональная диагностика подразделяется на вибрационную, тепловую, электрическую и т. п.

Тестовая диагностика – это определение состояния объекта по результатам его реакции на внешнее воздействие. Отличительной особенностью этого вида диагностики является использование источника внешнего воздействия, например, генератора тестовых сигналов

Преимущества разрушающих методов контроля 1) Испытания обычно имитируют одно или несколько рабочих условий. Следовательно, они непосредственно направлены на измерение эксплуатационной надежности. 2) Испытания обычно представляют собой количественные измерения разрушающих нагрузок пли срока службы до разрушения при данном нагружении и условиях. Таким образом, они позволяют получить чистовые данные, полезные для конструирования или для разработки стандартов или спецификаций. 3) Связь между большинством измерений разрушающим контролем и измеряемыми свойствами материалов (особенно под нагрузкой, имитирующей рабочие условия) обычно прямая. Следовательно, исключаются споры по результатам испытания и их значению для эксплуатационной надежности материала или детали.

Недостатки разрушающих метода контроля 1) Испытания не проводят на объектах, фактически применяемых в эксплуатационных условиях. Следовательно, соответствие между испытываемыми объектами, применяемыми в эксплуатации (особенно в иных условиях), должно быть доказано иным способом. 2) Испытания могут проводиться только на части изделий из партии. Они возможно, будут иметь небольшую ценность, когда свойства изменяются oт детали к детали. 3) Часто испытания невозможно проводить на целой детали. Испытания в этом случае ограничиваются образном, вырезанным из детали или специального материала, обладающих свойствами материала детали, который будет применяться в рабочих условиях.

4) Единичное испытание с разрушением может определить только одно или несколько свойств, которые могут влиять на надежность изделия в рабочих условиях. 5) Разрушающие методы контроля затруднительно применять к детали в условиях эксплуатации. 6) Кумулятивные изменения в течение периода времени нельзя измерить па одной отдельной детали. Если несколько деталей из одной и той же партии испытывается последовательно в течение какого то времени, то нужно доказать, что детали были одинаковыми. Если детали применяются в рабочих условиях и удаляются после различных периодов времени, необходимо доказать, что каждая была подвержена воздействию аналогичных рабочих условий, прежде чем могут быть получены обоснованные результаты.

7) Когда детали изготовлены из дорогостоящего материала, стоимость замены вышедших из строя деталей может быть очень высока. При этом невозможно выполнить соответствующее количество и разновидности разрушающих методов испытаний. 8. Многие разрушающие методы испытаний требуют механической иди другой предварительной обработки испытываемого образца. Часто требуются крупногабаритные, дающие очень точные результаты, машины. В итоге стоимость испытании может быть очень высокой, а число образцов для испытаний ограниченным. Кроме того. эти испытания весьма трудоемки и могут прово диться только работниками высокой квалификации. 9. Разрушающие испытания требуют большой затраты человекочасов. Производство легален сюит чрезвычайно дорого, если соответствующие длительные испытания применяются как основной метод контроля качества продукции.

Преимущества неразрушающих методов контроля 1) Испытания проводятся непосредственно на изделиях которые будут применяться в рабочих условиях 2) Испытания можно проводить на любой детали предназначенной для работы в реальных условиях, если это экономически обосновано. Эти испытания можно проводить даже тогда, когда в партии имеется большое различие между деталями. 3) Испытания можно проводить на целой детали или на всех ее опасных участках. Многие опасные с точки зрения эксплуатационной надежности участки детали могут быть исследованы одновременно или последовательно, в зависимости от удобства и целесообразности

4) Могут быть проведены испытания многими НМК каждый из которых чувствителен к различным свойствам или частям материала или детали. Таким образом, имеется возможность измерить столько различных свойств, связанных с рабочими условиями, сколько необходимо. 5) Неразрушающие методы контроля часто можно применять к детали в рабочих условиях, без прекращения работы, кроме обычного ремонта или периодов простоя. Они не нарушают и не изменяют характеристик рабочих деталей. 6) Неразрушающие методы контроля позволяют применить повторный контроль данных деталей в течение любого периода времени.

7) При неразрушающих методах испытании детали, изготовленные из дорогостоящею материала, не выходят из строя при контроле. Возможны повторные испытания вовремя производства или эксплуатации, когда они экономически и практически оправданы. 8) При неразрушающнх методах испытаний требуется небольшая (иди совсем не требуется) предварительная обработка образцов некоторые устройства для испытаний обладают высоким быстродействием, в ряде случаях контроль может быть полностью автоматизированным. . стоимость НМК ниже, чем соответствующая стоимость разрушающих методов контроля. 9) большинство неразрушающих методов испытания кратковременны и требуют меньшей затраты человеко-часов, чем типичные разрушающие методы испытании.

Недостатки неразрушающих методов контроля 1) Испытания обычно включают в себя косвенные измерения свойств, не имеющих непосредственного значения при эксплуатации. Связь между этими измерениями и эксплуатационной надежностью должна быть доказана другими способами. 2) Испытания обычно качественные и редко- количественные. Обычно они не лаки возможности измерения разрушающих нагрузок и срока службы до разрушения лаже косвенно. Они могут, однако, обнаружить дефект или проследить процесс разрушения. 3) Обычно требуется исследования на специальных образцах и исследование рабочих условий для интерпретирования результатов испытания. Там. где соответствующая связь не была доказана. И в случаях, когда возможности методики ограничены, наблюдатели могут не согласиться в оценке результатов испытаний.

Методы НК основаны на использовании различных физических полей, излучений и веществ для получения информации о качестве исследуемых материалов и изделий. Согласно ГОСТ 18353– 79 методы НК классифицируются в соответствии с физическими процессами взаимодействия физического поля или вещества с объектом контроля Виды неразрушающего контроля

Вид контроля Классификация методов НК по характеру взаимодействия физических полей с контролируемым объектом по первичному информативному параметру по способу получения первичной информации Магнитный Kоэрцитивной силы Намагниченности Остаточной индукции Магнитной проницаемости Напряженности Эффекта Баркгаузена Магнитопорошковый Индукционный Феррозондовый Эффект Холла Магнитографический Пондеромоторный Магниторезисторный Электрический Трибоэлектрический Термоэлектрический Электропотенциальный Электроемкостный Электростатический порошковый Электропарамет рический Электроискровой Рекомбинационного излучения Экзоэлектронной эмиссии Шумовой Контактной разности потенциалов

Вихретоко-вый Прошедшего из лучения Отраженного из лучения Амплитудный Фазовый Частотный Спектральный Многочастотный Трансформатор ный Параметрический Радиовол-новый Прошедшего излучения Отраженного излучения Рассеянного излучения Резонансный Амплитудный Фазовый Частотный Временной Поляризацион ный Геометрический Детекторный (диодный) Болометрический Термисторный Интерференцион ный Голографический Жидких кристаллов Термобумаг Термолюмино форов

Вид контроля Классификация методов НК по характеру взаимодействия физических полей с контролируемым объектом по первичному информативному параметру по способу получения первичной информации Фотоуправляемых Полупроводниковых Пластин Калориметрический Тепловой контактный Конвективный Собственного излучения Термометрический Теплометрический Пирометрический Жидких кристаллов Термокрасок Термобумаг Термолюминофоров Термозависимых параметров Оптический интерфереционный Калориметрический

Оптический Прошедшего излучения Отраженного излучения Рассеянного излучения Индуцированного излучения Амплитудный Фазовый Временной Частотный Поляризационный Геометрический Спектральный Интерференционный Нефелометрический Голографический Рефрактометрический Рефлексометрический Визуально оптический Акустический Прошедшего излучения Отраженного излучения (эхо-метод) Резонансный Импедансный Свободных колебаний Акустико-эмиссионный Амплитудный Фазовый Временной Частотный Спектральный Пьезоэлектрический Электромагнитно Акустический Микрофонный Порошковый

Вид контроля Классификация методов НК по характеру взаимодействия физических полей с контролируемым объектом по первичному информативному параметру по способу получения первичной информации Радиационный Прошедшего излучения Рассеянного излучения Активационного анализа Характеристического Излучения Автоэмиссионный Плотности потока энергии Спектральный Сцинтилляционный Ионизационный Вторичных электронов Радиографический Радиоскопический

Классификация методов контроля проникающими веществами (капиллярных и технических) Молекулярный Жидкостный Газовый Яркостный (ахро матический) Цветной (хрома тический) Люминесцентный Люминесцентно-цветной Фильтрующихся частиц Масс-спектрометрический Пузырьковый Манометрический Галогенный Радиоактивный Каторометрический Высокочастотного разряда Химический Остаточных устойчивых деформаций

2. Первичный информативный параметр – конкретный пара метр поля или вещества (амплитуда поля, время его распростране ния, количество вещества и т. д.), изменение которого используют для характеристики контролируемого объекта. 3. Способ получения первичной информации – конкретный тип датчика или вещества, которые используют для измерения и фикса ции выбранного информационного параметра. Каждый из видов контроля подразделяют на методы по следующим трем признакам. 1. Характер взаимодействия поля или вещества с объектом. Взаимодействие должно быть таким, чтобы контролируемый при знак объекта вызывал определенные изменения поля или состояния вещества.

Дефектоскопия – наука о принципах, методах и средствах обна ружения дефектов. Под дефектоскопией понимают также комплекс физических методов и средств выявления дефектов в материале заго товок, полуфабрикатов и деталей (в том числе и деталей в сборе), а также в сварных швах, клепаных и паяных соединениях и др. Дефекты подразделяются на явные и скрытые В зависимости or возможного влияния дефекта на служебные свойства детали дефекты могут быть: -критическими -значительными; -малозначительн ыми

1. Магнитный вид НК основан на анализе взаимодействия магнитного поля с контролируемым объектом. применяется для контроля объектов из ферромагнитных материалов (обнаружение поверхностных и скрытых дефектов).

Информативные параметры: 1) магнитная проницаемость, намагниченность, остаточная намагниченность – используются для характеристики материала ферромагнетика (например, для контроля степени закалки стали, ее прочностных характеристик и других свойств); 2) намагниченность насыщения – используется для определения наличия и количества ферритной составляющей в неферромагнитном материале (величина намагниченности насыщения тем больше, чем больше содержание феррита); 3) сила, которую необходимо приложить, чтобы оторвать пробный магнит от объекта контроля – используется для оценки потока магнитного поля (например, чтобы измерить толщину неферромагнитного покрытия на ферромагнитном основании); 4) напряженность магнитного поля – используется для измерения (другим способом) толщины неферромагнитного покрытия на ферромагнитном основании; 5) градиент напряженности магнитного поля – используется для выявления дефектов несплошности.

Методы Индукционный – информацию о магнитной проницаемости и ее изменении в зависимости от напряженности магнитного поля получают с помощью катушки индуктивности. Применяется преимущественно для обнаружения раковин, непроваров и других скрытых дефектов. Существенным недостатком индукционного метода контроля является его малая чувствительность к поверхностным дефектам типа волосовин, шлаковых включений и т. д. Магнитопорошковый – основан на использовании местного изменения магнитной проницаемости, обусловленного дефектом. Информацию о наличии дефекта в поверхностном и подповерхностном слоях ферромагнитного материала получают с помощью магнитного порошка. Магнитографический – вместо магнитного порошка для регистрации рассеянного магнитного поля применяют магнитную ленту (типа применяемой в магнитофонах, но более широкую). Считывание сигналов о дефектах прибором, датчиком которого служит магнитная головка. Метод позволяет обнаруживать дефекты в более толстом поверхностном слое, но при этом теряется наглядность, присущая магнитопорошковому методу.

Феррозондовый – датчики типа феррозондов используют для обнаружения полей рассеивания на дефектах и измерения магнитных характеристик материалов Развитие магнитного вида НК – по следующим направлениям: 1) изыскание способов отстройки от мешающих факторов; 2) изучение особенностей магнитных полей изделий сложной фор мы, содержащих дефекты; 3) разработка новых высокочувствительных преобразователей; 4) использование потенциальных возможностей эффекта Баркгаузена (эффект Баркгаузена: высокоточное измерение кривой намагничивания В (Н) показало, что она имеет скачкообразный характер в области крутого подъема), а также таких магнитных эффектов, как ядерный, электронный, магнитный резонансы.

2. Электрический вид НК основан на регистрации параметров электрического поля, взаимодействующего с контролируемым объектом (это – электрический метод), или поля, возникающего в контролируемом объекте в результате внешнего воздействия (термоэлектрический и трибоэлектрический методы). Первичные информативные параметры – электрические емкость или потенциал. Методы 1. Емкостной – применяется для контроля диэлектрических или олупроводниковых материалов. По изменению диэлектрической проницаемости, в том числе ее реактивной части (диэлектрическим потерям), контролируют химический состав пластмасс, полупроводников, наличие в них несплошностей, влажность сыпучих материалов и другие свойства.

2. Электрического потенциала – применяется для контроля про водников. Измеряя падение потенциала на некотором участке, контролируют толщину проводящего слоя, наличие несплошностей вблизи поверхности проводника. Электрический ток огибает поверхностный дефект, по увеличению падения потенциала на участке с дефектом определяют глубину несплошности; 3. Термоэлектрический – применяют для контроля химического состава материалов. Например, нагретый до заданной температуры медный электрод прижимают к поверхности изделия и по возникаю щей контактной разности потенциалов определяют марку стали, титана, алюминия или другого материала, из которого сделано изделие. 4. Экзоэлектронной эмиссии - с использованием эмиссии ионов с поверхности изделия под влиянием внутренних напряжений. 5. Электроискровой – по параметрам электрического пробоя из меряются характеристики исследуемой среды. 6. Электростатического порошка – с помощью наэлектризованного порошка определяются дефекты в диэлектриках. Развитие метода – интенсивное изучение мало используемых методов: 1) экзоэлектронной эмиссии; 2) электроискрового; 3) электростатического порошка

3. Вихретоковый вид НК основан на анализе взаимодействия лектромагнитного поля вихретокового преобразователя с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в контролируемом объекте. Практически в дефектоскопии используются вихревые токи с частотой до 1 млн Гц. Применяется только для контроля изделий из электропроводящих материалов, в том числе цветных, немагнитных металлов (меди, латуни, алюминия и т. д.) Принцип контроля. Вихревые токи возбуждают в объекте с помощью преобразователя в виде катушки индуктивности, питаемой переменным или импульсным током. Приемным преобразователем (измерителем) служит та же или другая катушка. Интенсивность и распределение вихревых токов в объекте зависят: – от геометрических размеров объекта, – от электрических и магнитных свойств материала объекта, – от наличия в материале несплошностей, – от взаимного расположения преобразователя и объекта.

Методы 1. Отраженного излучения. 2. Прохождения – возбуждающая и приемная катушки располагаются или с одной стороны, или по разные стороны от контролируемого объекта. Развитие метода – по следующим направлениям: 1) изыскание путей контроля изделий сложной конфигурации и многослойных объектов; 2) усовершенствование способов отстройки от мешающих пара метров; 3) разработка многодатчиковых и многочастотных систем для комплексного контроля свойств объекта.

4. Радиоволновой вид НК основан на регистрации изменений пара метров электромагнитных волн радиодиапазона, взаимодействую щих с контролируемым объектом. Обычно применяют волны сверх высокочастотного диапазона (СВЧ) длиной 1– 100 мм. Применяется для контроля изделий из материалов, где радио волны не очень сильно затухают: диэлектрики (пластмассы, керами ка, стекловолокно), магнитодиэлектрики (ферриты), полупроводни ки, тонкостенные металлические объекты. Первичные информативные параметры – амплитуда, фаза, поляризация, частота, геометрия распространения вторичных волн, время их прохождения и др. Методы. По характеру взаимодействия с объектом контроля различают методы: прошедшего, отраженного, рассеянного излучения и резонансный.

5. Тепловой вид НК основан на регистрации изменений тепловых или температурных полей контролируемых объектов. Применяется для объектов из любых материалов. Первичные информативные параметры – температура или тепловой поток. Они измеряются контактными или бесконтактными способами. При бесконтактном способе передача теплоты происходит в основном за счет радиации, т. е. излучения электромагнитных волн в инфракрасной или видимой части спектра в зависимости от температуры объекта. Наиболее эффективное средство бесконтактного наблюдения, регистрации температурных полей и тепловых потоков – сканирующий термовизор.

Методы. По характеру взаимодействия поля с контролируемым объектом различают методы: 1. Пассивный или собственного излучения – на объект не воздействуют внешним источником энергии. Измеряют тепловые потоки или температурные поля работающих объектов. Неисправности про являются в местах повышенного нагрева. Так выявляют места утечки теплоты в зданиях, участки электрических цепей и радиосхем с повышенным нагревом, находят трещины в двигателях и т. д. ; 2. Активный – объект нагревают или охлаждают от внешнего источника контактным или бесконтактным способом, стационарным или импульсным источником теплоты и измеряют температуру или тепловой поток с той же или с другой стороны объекта. Это позволяет обнаруживать несплошности (трещины, пористость, инородные включения) в объектах, изменения в структуре и физикохимических свойствах материалов по изменению теплопроводности, тепло емкости, коэффициенту теплоотдачи. Таким способом выявляют участки с плохой теплопроводностью в многослойных панелях. Не плотное прилегание слоев и дефекты обнаруживают как участки повышенного или пониженного нагрева поверхности панели.

6. Оптический вид НК основан на наблюдении или регистрации параметров оптического излучения, взаимодействующего с контролируемым объектом. Применяется очень широко благодаря большому разнообразию способов получения первичной информации. 1. Наружный контроль. Возможность его применения не зависит от материала объекта. 2. Контроль прозрачных объектов. Обнаружение макро и микро дефектов, структурных неоднородностей, внутренних напряжений (по вращению плоскости поляризации). 3. Использование интерференции позволяет с точностью до 0, 1 длины волны контролировать сферичность, плоскостность, шероховатость, толщину изделий. 4. Дифракцию применяют для контроля диаметров тонких воло кон, толщины лент, форм острых кромок.

Первичные информативные параметры – амплитуда, фаза, степень поляризации, частота или частотный спектр, время прохождения света через объект, геометрия преломления или отражения лучей. Методы 1) По характеру взаимодействия с контролируемым объектом различают методы: прошедшего, отраженного, рассеянного и индуцированного излучения (индуцированное излучение – оптическое излучение объекта под действием внешнего воздействия, например, люминесценция). 2) По способу получения первичной информации различают: – органолептический визуальный контроль, с помощью которого находят видимые дефекты, отклонения от заданных формы, цвета и т. д. ; – визуальнооптический контроль – проводится с применением инструментов: – лупы, микроскопы, эндоскопы – для осмотра внутренних полостей; – проекционные устройства – для контроля формы изделий, спроецированных в увеличенном виде на экран.

7. Радиационный вид НК основан на регистрации и анализе проникающего ионизирующего излучения после взаимодействия его с контролируемым объектом. Объект «просвечивается» рентгеновским или гаммаизлучением, потоками нейтронов, электронов или протонов. Теневое изображение объекта регистрируется на фотопленке (рентгенография, нейтронография и пр.) либо на специальном флюоресцирующем или телевизионном экране (рентгеноскопия) с увеличением изображения в необходимых случаях или с применением других способов улучшения наблюдаемости дефектов. Применение. Наиболее широко используются для контроля рентгеновское и гаммаизлучение (их можно использовать для контроля изделий из самых различных материалов, подбирая соответствующий частотный диапазон) Первичный информативный параметр – плотность потока из лучения: в местах утонений и дефектов плотность прошедшего потока возрастает.

Методы 1. По характеру взаимодействия с контролируемым объектом основным способом радиационного (рентгеновского и гамма) контроля является метод прохождения. Он основан на разном поглощении ионизирующего излучения материалом изделия и дефектом. 2. В зависимости от природы ионизирующего излучения выделяют: рентгеновский, гамма, бета (поток электронов), нейтронный методы контроля. Находят применение потоки позитронов: по степени их поглощения определяют участки объекта, обедненные или обогащенные электронами. 3. По используемому приемнику излучения выделяют: – радиографический метод (приемник излучения – рентгеновская пленка), – радиометрический метод (приемник излучения – сканирующий сцинтилляционный счетчик частиц и фотонов), – радиоскопический метод (приемник излучения – флюоресцирующий экран с последующим преобразованием изображения в телевизионное).

8. Акустический вид НК основан на регистрации параметров упругих волн, возникающих или возбуждаемых в объекте. Применяется ко всем материалам, достаточно хорошо проводя щим акустические волны: металлам, пластмассам, керамике, бето ну и т. д. Первичные информативные параметры – например, количество сигналов в единицу времени, амплитудночастотный спектр сигнала, локация места возникновения упругих волн, время задержки прихода отраженного импульса. Методы 1. По используемой частоте различают: – Ультразвуковые методы – используют упругие волны ультра звукового диапазона (с частотой колебаний выше 20 к. Гц). Эти вол ны возбуждаются и принимаются, как правило, пьезопреобразователями. Учитывая сильное отражение ультразвука от тончайших воздушных зазоров, для передачи волн от пьезопреобразователя к изделию используют жидкостный контакт. – Методы, использующие звуковые частоты. Для возбуждения волн звукового диапазона кроме пьезопреобразователей применяют ударное воздействие, а для приема – микрофоны.

2. По характеру взаимодействия с объектом различают: 1) пассивные методы – регистрируются упругие волны, возни кающие в само ′м объекте: – Шумовибрационный – основан на том, что шумы работающего механизма позволяют судить о его исправности и неисправности и даже о характере неисправности. – Вибрационный – регистрируется вибрация определенных узлов механизма и оценивается работоспособность этих узлов. – Акустической эмиссии – использует упругие волны ультразвукового (реже – звукового) диапазона, появляющиеся в результате перестройки структуры материала, вызываемой: движением групп дислокаций, возникновением и развитием трещин, аллотропическими превращениями в кристаллической решетке.

2) активные методы: – Ультразвуковой – основан на использовании результатов измерения интенсивности пропускаемого контролируемым образцом или отраженного им ультразвукового сигнала. Для контроля используют стоячие волны (вынужденные или свободные колебания объекта контроля или его части) и бегущие волны по схемам прохождения или отражения. Метод используется для обнаружения трещин, раковин и других нарушений сплошности, а также для выявления неоднородностей структуры, плотности и т. д. внутри или на поверхности металлических, пластмассовых и др. деталей. Наилучшие результаты – при обнаружении больших резко очерченных изменений плот ности или структуры в исследуемом образце, например, при обнаружении значительных по размерам трещин или пустот, определении границ раздела материалов, существенно различающихся по плотности.

Методы колебаний – для измерения толщин (при одностороннем доступе) и контроля свойств материалов (модуля упругости, коэффициента затухания). – Импедансный метод – основан на измерении режима колебаний преобразователя, соприкасающегося с объектом. Определяют: твердость материала изделия, податливость его поверхности (податливость улучшается под влиянием дефектов, близких к поверхности изделия). – Эхо метод, или метод отражения. Посланный ультразвуковой импульс отражается от нижней поверхности объекта или от дефекта, и по амплитуде и времени прихода отраженных импульсов судят о дефекте. Метод очень широко применяется для дефектоскопии металлических заготовок и сварных соединений, контроля структуры металлов, измерения толщины труб и сосудов; – Метод прохождения – им дефектоскопируют изделия простой формы (листы), оценивают прочность бетона, дерева и др. материалов, в которых прочность коррелирует со скоростью звука.

Развитие акустического метода – по следующим направлениям: 1) разработка новых способов обработки информации: очень перспективна вычислительная ультразвуковая голография; 2) разработка бесконтактных преобразователей – лазерных возбудителей и приемников, электромагнитноакустических преобразователей, основанных на возбуждении колебаний поверхности объекта внешним электромагнитным полем; 3) отстройка от шумов, главным образом связанных с отражением упругих волн от структурных неоднородностей, например, границ кристаллов в поликристаллическом материале; 4) применение специфических типов упругих волн в твердом теле: поверхностных волн, волн в пластинах и стержнях; 5) разработка средств высокоточного измерения скорости ультразвуковых волн.

9. НК проникающими веществами Неразрушающий контроль проникающими веществами основан на проникновении пробных веществ в полость дефектов контролируемого объекта. Применение: для обнаружения слабо видимых невооруженным глазом поверхностных дефектов (капиллярные методы) и для выявления сквозных дефектов в перегородках (методы течеискания). Методы: 1. Капиллярные – основаны на капиллярном проникновении в полость дефекта индикаторной жидкости (керосина, скипидара), хорошо смачивающей материал изделия; 2. Течеискания – в полость дефекта пробное вещество проникает либо под действием разности давлений, либо под действием капиллярных сил.

Дефекты продукции и их обнаружение В соответствии с ГОСТ 15467 дефектом называется каждое от дельное несоответствие продукции установленным требованиям. Дефекты, встречающиеся в деталях машин, можно подразделить: 1) по возможности обнаружения – – на явные, обнаружение которых возможно предусмотренными правилами, методами и средствами контроля, хотя они могут и не выявляться визуально, и – скрытые, к ним относятся дефекты, выявление которых не пре дусмотрено нормативной документацией; они обычно выявляются при обнаружении явных дефектов или в процессе эксплуатации;

2) по местоположению – – на локальные (трещины, риски, неметаллические включения и т. д.), – расположенные в ограниченных зонах объема или поверхнос ти детали (зоны ликвации, неполной закалки, коррозионного пора жения, местный наклеп и т. д.); их можно подразделить на внутрен ние (глубинные) и наружные (поверхностные и подповерхностные), – распределенные во всем объеме детали или по всей ее поверхно сти (общее несоответствие химического состава, структуры, качества механической обработки и т. д.); 3) по форме, размерам и ориентировке – – на резкие концентраторы напряжений и – нерезкие концентраторы напряжений;

4) по этапу возникновения – – на конструктивные, – производственные (ремонтные), возникающие в процессах из готовления, сборки или ремонта изделия, – эксплуатационные, зарождающиеся и/или развивающиеся в процессе эксплуатации изделия, 106 – аварийные; 5) по возможности устранения – – на устранимые, устранение которых технически возможно и экономически целесообразно, и – неустранимые. Примечание. Отнесение дефекта к той или иной категории определяет ся техническими возможностями и экономической целесообразностью. По мере совершенствования технологических процессов неустранимые дефекты могут стать устранимыми;

6) по возможности использования продукции – – на критические (делают использование продукции практичес ки невозможным или недопустимым), – значительные (оказывают существенное влияние на возмож ность использования изделия по назначению или снижают его дол говечность) и – малозначительные (не оказывают существенного влияния ни на использование изделия по назначению, ни на его долговечность).

Конструктивные дефекты – это несоответствие требованиям технического задания или установленным правилам разработки (модернизации) продукции. Они являются следствием несовершенства конструкции и ошибок при конструировании. Причины таких дефектов могут быть различными: 1) неправильный выбор материалов; 2) неправильное назначение режимов термической обработки; 3) неправильное назначение допусков в сопряжениях; 4) заниженный класс чистоты поверхности деталей; 5) неверное определение размеров деталей (результатом этого могут быть слишком большие действующие напряжения);

6) нерационально выбранная форма детали; 7) малые радиусы галтелей (это может явиться причиной слишком больших коэффициентов концентрации напряжений в опасных сечениях); 8) создание концентраторов напряжений в опасных сечениях (на пример, расположение отверстия для смазки в месте с высоким уровнем напряжений); 9) малая выносливость деталей изделия; 10) низкая жесткость конструкции (повышение вибрации); и т. д. Своевременное выявление конструктивных дефектов позволит непрерывно совершенствовать выпускаемую продукцию, повышать ее надежность и долговечность.

Производственные дефекты и их обнаружение К этим дефектам относится несоответствие требованиям нормативной документации на изготовление или поставку продукции. Они возникают обычно в результате нарушений техпроцесса при производстве или восстановлении деталей, узлов и машин в целом, а так же при неправильно назначенных технологических процессах. Производственные дефекты, если они не были выявлены в процессе изготовления или восстановления изделия, проявляются, как правило, в начальный период эксплуатации. Дефекты этой группы могут возникнуть вследствие применения материала не соответствующей марки, отступления от размеров и допусков на изготовление и ремонт деталей, нарушения технологии механической или термической обработки деталей, нарушения технологических процессов сборки или регулировки изделия или его узлов и блоков и т. д.

Дефекты плавления и литья Литье – это технологический процесс изготовления заготовок и изделий путем заполнения жидким материалом формы или изложницы с последующим его затвердеванием. Изложница – это форма простых геометрических очертаний обычно с небольшой конусностью. Отлитый в изложницу слиток является заготовкой для дальнейшей обработки. Литейная форма имеет конфигурацию, близко или точно (точное литье) повторяющую конфигурацию изделия. Для получения пустотелых отливок в форму вставляют стержни, воспроизводящие конфигурацию внутренних полостей. Формы и изложницы делают разъемными для удобства извлечения слитка или отливки. Через литниковую систему в них заливают жидкий материал и обеспечивают возможность выхода образующихся газов и излишков материала.

Отклонение химического состава (и, как следствие, физических и химических свойств металла отливок) от заданного вызывается неправильным расчетом шихты или нарушением режима ведения плавки металла. Этот дефект является неустранимым. В результате изменяются механические свойства сплава, что может привести к преждевременному разрушению изготовленной из него детали, ее ускоренному изнашиванию и т. п. Дефект обнаруживают с помощью экспрессного химического анализа жидкого или застывшего металла, а также применяя электрические (по изменению термо. ЭДС) и электроиндуктивные методы контроля.

Ликвация – неоднородность химического состава в отдельных зонах слитка или детали. Возникает как изза плохого перемешивания жидкого металла, так и в процессе остывания и кристаллизации материала отливки. В зоне ликвации механические характеристики металла могут быть пониженными. Различают следующие виды ликваций. Дендритная ликвация – неоднородность химического состава по объему зерна (по скелету кристалла, имеющего древовидное, или дендритное, строение). Вызвана тем, что при остывании сначала кристаллизуется аустенит* с малым содержанием углерода, а затем – с большим. Ликвация по удельному весу проявляется в обогащении нижней части слитка или отливки компонентами с большим удельным весом в результате плохого перемешивания жидкого металла. Зональная ликвация проявляется в отличии химического состава металла в дендритах и междендритных промежутках, в обогащении легкоплавкими составляющими центральной части слитка. Ликвацию обнаруживают по разному поглощению рентгеновских и гаммалучей, химическим и металлографическим анализом повер хностей или сечений металла.

Газовые поры представляют собой оставшиеся после затвердевания внутри отливки или в ее поверхностном слое растворенные в жидком металле газы. Они имеют форму округлых пузырьков и гладкую поверхность. Поры объединяются иногда в более крупные газовые пузыри. Появляются в результате плохой газопроницаемости формовочной земли, плохой вентиляции формы и стержней, неудов летворительного качества металла и высокой температуры его заливки. Если поры и газовые пузыри в слитке имеют неокисленную поверхность, то он заваривается в процессе обработки давлением. В высококачественной отливке поры и пузыри недопустимы. Для обнаружения применяют радиационные методы контроля.

Неметаллические включения возникают от недостаточной очистки зеркала расплавленного металла от шлака и флюса перед разливкой, плохого отвода их в процессе разливки. К включениям относят также окислы железа и различных металлов, добавляемых в процессе плавки, частицы огнеупорного и формовочного материала, электродов и т. п. Включения могут быть расположены в самых различных местах отливки. Земляные включения в отливках появляются в результате плохой отделки и очистки форм, небрежной их сборки, неправильного выполнения литниковой системы и заливки форм неспокойной струей металла. Шлаковые включения могут возникать в отливках в случае плохой очистки заливаемого металла и неправильного расположения или отсутствия шлакоуловителей. Специфическим типом включений являются окисные плены в виде тон ких и хрупких прослоек окисленного металла. Они образуются на зеркале и в струе расплавленного металла. Неметаллические включения обнаруживают радиационными и ультразвуковыми методами контроля, а плены – ультразвуковыми. В случае выхода на поверхность их обнаруживают методами поверх ностной дефектоскопии.

Усадочные раковины представляют собой пустоты, образующиеся из-за нарушения правильности усадки металла отливок при не равномерном их охлаждении или недостатка металла в процессе его затвердевания. Механизм образования усадочных раковин в общем случае состоит в следующем. Верхнюю часть изложницы (или сложной литейной формы) утепляют, замедляя теплоотвод. В результате здесь металл застывает последним. При застывании объем металла уменьшается, из него выделяются газы. В результате этих причин вверхней части слитка образуется усадочная раковина. Появлению усадочных раковин способствуют: неправильное расположение при былей и холодильников, излишне высокая температура металла в момент его заливки и неудачная конструкция отливаемых деталей. Характерным для усадочных раковин является их неправильная форма и грубая поверхность. Если литье производилось с целью по лучения деталей, в которых усадочные раковины недопустимы, то отливка бракуется. В слитках обычно усадочная раковина вместе счастью слитка удаляется.

Техническая диагностика - молодая наука, возникшая в последние десятилетия в связи с потребностями современной техники. Все возрастающее значение сложных и дорогостоящих технических систем, применяемых при добыче, транспортировке и переработке нефти и газа, требования их безопасности, безотказности и долговечности делают весьма важной оценку состояния системы, ее надежности.

Уровень безопасности связан со свойствами перерабатываемых веществ, режимами и условиями эксплуатации оборудования, его техническим состоянием. Техническая диагностика является одним из основных элементов системы управления промышленной безопасностью в России. Общие требования по безопасности промышленных объектов установлены Федеральным законом Российской Федерации «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116-ФЗ от 20 июля 1997 г. Этот закон обязывает организации, эксплуатирующие опасные производственные объекты (к ним относятся все объекты нефтегазовой промышленности), проводить диагностику и испытания технических устройств, оборудования и сооружений в установленные сроки и в установленном порядке. Диагностика, в том числе с использованием методов неразрушающего контроля, может проводиться как самой эксплуатирующей организацией, так и с привлечением специализированной организации (имеющей соответствующую лицензию) в составе экспертизы промышленной безопасности. Надзор за безопасностью потенциально опасных производственных объектов осуществляется государственными надзорными органами: Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору, МЧС, Минэнерго, ГУПО МВД, каждым по своей части.

Техническая диагностика - наука о распознавании состояния технической системы, включающая широкий круг проблем, связанных с получением и оценкой диагностической информации. Термин «диагностика» происходит от греческого слова « », что означает распознавание, определение. В процессе диагностики устанавливается диагноз, т. е. определяется состояние больного (медицинская диагностика) или состояние технической системы (техническая диагностика). Согласно ГОСТ 20911-89, техническая диагностика - область знаний, охватывающих теорию, методы и средства определения технического состояния объектов.

Техн ическая диагн остика изучает и устанавливает признаки дефектов технических объектов, а также методы и средства обнаружения и поиска (указания местоположения) дефектов. Основной предмет технической диагностики - организация эффективной проверки исправности, работоспособности, правильности функционирования технических объектов (деталей, элементов, узлов, блоков, заготовок, устройств, изделий, агрегатов, систем, а также процессов передачи, обработки и хранения материи, энергии и информации), то есть организация процессов диагностирования технического состояния объектов при их изготовлении и эксплуатации, в том числе во время, до и после применения по назначению, при профилактике, ремонте и хранении.

Техническая диагностика – теория, методы и средства определения технического состояния объекта.

Диагностирование - одна из важных мер обеспечения и поддержания надёжности технических объектов.

Техническое диагностирование - определение технического состояния объекта.

Экспертное техническое диагностирование - техническое диагностирование объекта, выполняемое по истечении расчетного срока службы объекта или расчетного ресурса безопасной эксплуатации, а также после аварии или обнаруженных повреждений элементов, в целях определения возможных параметров и условий дальнейшей эксплуатации

Средства технического диагностирования (контроля технического состояния) - аппаратура, методы и программы, посредством которых осуществляется диагностирование (контроль технического состояния)

Система технического диагностирования (контроля технического состояния) - совокупность средств, объекта и исполнителей, необходимая для проведения диагностирования (контроля) по правилам, отраженным в технической документации

Диагностическое обеспечение - комплекс взаимосвязанных правил, методов, алгоритмов и средств, необходимых для осуществления диагностирования на всех этапах жизненного цикла объекта

Программа технического диагностирования (контроля технического состояния) - совокупность предписаний, определяющих последовательность действий при диагностировании (контроле)

Диагностирование технического состояния технологического оборудования может проводиться как функциональное (оперативное), которое выполняется в процессе эксплуатации обрудования, так и экспертное – для длительно проработавших технических устройств, отработавших расчетный срок службы.

Для надежного технического диагностирования необходимо иметь и знать:

1) информацию о свойствах материала с учетом явлений технологического наследования и физико-механического старения;

2) данные о взаимосвязи между свойствами материала и физическими явлениями, на которых основан метод контроля;

3) сведения о физических принципах метода, достоинствах и недостатках, пределе применения каждого из методов;

4) механизм разрушения в физических и механических аспектах;

5) способы регистрации, хранения и обработки дефектоскопических данных.

Как и любая наука, техническая диагностика оперирует специфическим набором терминов и определений, которые установлены ГОСТ 20911-89 «Техническая диагностика. Термины и определения». Ниже приведены некоторые из них.

Техническая диагностика - область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов.

Техническое диагностирование - определение технического состояния. Задачами технического диагностирования являются:

• - контроль технического состояния;
• - поиск места и определение причин отказа (неисправности);
• - прогнозирование технического состояния.

Иногда допускается некорректное применение этих двух терминов в плане отождествления. Поэтому следует четко определиться, что диагностика - это наука, диагностирование - это процесс.

Техническое состояние объекта - состояние, которое характеризуется в определенный момент времени при определенных условиях внешней среды значениями параметров, установленных технической документацией.

Следует обратить внимание на то, что условия внешней среды должны быть в установленных технической документацией пределах. Например, такой параметр дизель-генераторной установки (ДГУ) тепловоза, как удельный расход топлива, подвержен влиянию барометрического давления, температуры окружающей среды и т.д. Если измеренный удельный расход топлива при испытаниях не привести к нормальным условиям, то в результате можно сделать ошибочный вывод о техническом состоянии ДГУ тепловоза.

Объект технического диагностирования (контроля технического состояния) - изделие и (или) его составные части, подлежащие (подвергаемые) диагностированию (контролю).

Контроль технического состояния - проверка соответствия значений параметров объекта требованиям технической документации и определение на этой основе одного из заданных видов технического состояния в данный момент времени. Видами технического состояния являются, например, исправное, работоспособное, неисправное, неработоспособное и т.п. в зависимости от значений параметров в данный момент времени.

Диагностический (контролируемый) параметр - параметр объекта, используемый при его диагностировании (контроле).

Прогнозирование технического состояния - определение технического состояния объекта с заданной вероятностью на предстоящий интервал времени.

Рабочее техническое диагностирование - диагностирование, при котором на объект подаются рабочие воздействия.

Тестовое техническое диагностирование - диагностирование, при котором на объект подаются тестовые воздействия.

Средства технического диагностирования (контроля технического состояния) - аппаратура и программы, с помощью которых осуществляется диагностирование (контроль).

Система технического диагностирования - совокупность средств, объекта и исполнителей, необходимая для проведения диагностирования (контроля) по правилам, установленным технической документацией.

Алгоритм технического диагностирования (контроля технического состояния) - совокупность предписаний, определяющих последовательность действий при проведении диагностирования (контроля).

Диагностическая модель - формализованное описание объекта, необходимое для решения задач диагностирования.

Встроенное средство технического диагностирования (контроля технического состояния) - средство диагностирования (контроля), являющееся составной частью объекта.

Внешнее средство технического диагностирования (контроля технического состояния) - средство диагностирования (контроля), выполненное конструктивно отдельно от объекта.

Специализированное средство технического диагностирования (контроля технического состояния) - средство, предназначенное для диагностирования (контроля) одного объекта или группы однотипных объектов.

Универсальное средство технического диагностирования (контроля технического состояния) - средство, предназначенное для диагностирования (контроля) объектов различных типов.

Достоверность технического диагностирования (контроля технического состояния) - степень объективного соответствия результатов диагностирования (контроля) действительному техническому состоянию.

Полнота технического диагностирования (контроля технического состояния) - характеристика, определяющая возможность выявления отказов (неисправностей) в объекте при выбранном методе его диагностирования (контроля).

Глубина поиска места отказа (неисправности) - характеристика, задаваемая указанием составной части объекта, с точностью до которой определяется место отказа (неисправности).

Следует указать, что приведенный перечень терминов и определений, применяемых в технической диагностике, является сокращенным. Поэтому при изучении теоретических основ диагностирования очень важно подробно ознакомиться с содержанием ГОСТ 20911-89.

Тема 1. Цели и задачи технического диагностирования оборудования План лекции

1.1. Основные понятия и определения технической диагностики

1.2. Показатели контролепригодности изделий АТ

1.3. Показатели диагностирования

1.3.1. Вероятность ошибки диагностирования

1.3.2. Вероятность правильного диагностирования и апостериорная вероятность ошибки диагностирования

1.3.3. Средняя продолжительность, средние трудозатраты и средняя стоимость диагностирования

1.4. Системы диагноза технического состояния

1.5. Объекты диагноза

Заключение

1.1. Основные понятия и определения технической диагностики

Одним из основных видов деятельности выпускников специальностей ЭНС и АТС является систематический контроль технического состояния оборудования. В специальной литературе контроль технического состояния принято называть технической диагностикой. Техническая диагностика является важнейшей составной частью технической эксплуатации специальностей ЭНС и АТС, способствующей наряду с теорией надежности повышению эффективности применения специального оборудования.

Термин «диагностика» происходит от греческого «диагностикос», что означает распознавание, определение. В процессе диагностирования изделию обычно ставится диагноз - то есть определяется его техническое состояние с указанием места, вида и причины дефекта (если он есть). Диагноз представляет собой процесс исследования объекта. Объект, состояние которого определяется, будем называть объектом диагноза . Характерными примерами результатов диагноза состояния технического объекта являются заключения вида: объект исправен, объект неисправен, в объекте имеется какая-то неисправность.

Таким образом, диагностика есть отрасль знаний, включающая в себя теорию и методы организации процессов диагноза, а также принципы построения средств диагноза. Когда объектами диагноза являются объекты технической природы, говорят о технической диагностике.

Техническая диагностика решает три типа задач:

Задача диагноза (задачи по определению состояния, в котором находится

объект в настоящий момент времени). Это техническая диагностика;

Задача прогноза (от греческого «прогнозис» - предвидеть, предсказывать.) Предсказание состояния, в котором окажется объект в будущий момент времени. Это техническая прогностика;

Задача генеза («генезис» - происхождение, возникновение.) Определение состояния, в котором находился объект в некоторый момент времени в

прошлом. Это техническая генетика.

Задачи технической генетики возникают в связи с расследованием причин аварий и катастроф, когда настоящее состояние объекта отличается от состояния, в котором он оказался в прошлом в результате появления первопричины, вызвавшей аварию. Задача технической прогностики - определение срока службы оборудования, или определение периодичности проверок и ремонтов.

Техническая диагностика представляет собой основу технической генетики и технической прогностики, и последние развиваются в тесной взаимосвязи с первой.

Одной из важнейших задач диагноза состояния объекта является поиск неисправностей , т.е. указание мест и, возможно, причин возникновения неисправностей. Поиск неисправностей необходим для выявления и замены неисправных компонентов. После устранения неисправности объект становится исправным, работоспособным или правильно функционирующим.

В результате эксплуатации оборудование может находиться в одном из следующих технических состояний:

Исправном (изделие соответствует всем требованиям нормативнотехнической документации);

Неисправном (изделие не соответствует хотя бы одному требованию нормативно-технической документации);

- работоспособном (значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции на всех режимах, соответствуют требованиям нормативно-технической документации);

- неработоспособном (значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданную функцию, не соответствует требованиям нормативно-технической документации);

- функционирующем (значение всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции на проверенных режимах, соответствуют требованиям нормативно-технической документации);

- нефункционирующем (значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции на проверенных режимах, не соответствует требованиям нормативно-технической документации).

Исправное и все неисправные состояния объекта образуют множество Е его технических состояний. Задачи проверки исправности, проверки работоспособности, проверки правильности функционирования и поиска неисправностей представляют собой частные случаи общей задачи диагноза технического состояния объекта.

На рис. 1 множество технических состояний объекта диагноза условно ограниченно замкнутой кривой, причем исправное состояние обозначим кружком, неисправное - крестиками. Результатами проверки исправности (а) проверки работоспособности (б) и проверки правильности функционирования (в) является получение двух подмножеств технических состояний. Одно из них (левое) содержит только исправное состояние или те неисправные состояния, находясь в которых объект остается работоспособным или правильно функционирующим. Второе подмножество содержит либо все неисправные состояния (при проверке исправности), либо такие, пребывание в которых делает объект неработоспособным или неправильно функционирующим.

Результатами поиска неисправностей (рис. 1 г, д, е) являются разбиения на классы не различаемых между собой неисправных состояний вторых подмножеств. Число классов и, следовательно, числа входящих в них неисправных состояний определяют достигаемую при поиске степень детализации мест и состава имеющихся (или подозреваемых на наличие) в объекте неисправностей. Эту степень детализации принято называть глубиной поиска или глубиной диагноза.

Рис. 1. Представление задач диагноза через разбиения множества технических состояний объекта

Заметим, что при проверке правильности функционирования и при поиске неисправностей, нарушающих правильное функционирование объекта, разбиения относятся к определенному (настоящему) моменту времени и поэтому могут быть разными для разных моментов времени и разных режимов работы объекта.

Диагноз технического состояния объекта осуществляется при помощи тех или иных средств диагноза. Взаимодействующие между собой объект и средства диагноза образуют систему диагноза . Протекающий в системе диагноза процесс в общем случае представляет собой многократную подачу на объект определенных воздействий (входных сигналов ) и многократное измерение и анализ ответов (выходных сигналов ) объекта на эти воздействия. Воздействия на объект либо поступают от средств диагноза, либо являются внешними (по отношению к системе диагноза) сигналами, определяемыми рабочим алгоритмом функционирования

объекта. Измерение и анализ ответов объекта всегда осуществляются средствами диагноза .

В качестве количественных и качественных характеристик технических состояний изделия обычно используются контролируемые параметры с установленными нормативами по допустимому изменению их численных значений. Например, объектом диагноза является электрический кабельный жгут. По качественным показателям он оценивается по проверке правильности распайки (монтажа) проводов. Количественно он оценивается по сопротивлению изоляции между разными цепями.

По каждому из перечисленных параметров в эксплуатационной документации указываются порядок соединения проводов и предельно допустимые значения, т. е. по соответствию или несоответствию численных значений параметров установленным требованиям можно однозначно определить техническое состояние.

Под параметром в технической диагностике понимают наименование какойлибо физической величины, устанавливаемой для отличия данного состояния от других состояний объекта контроля.

Помимо параметров для оценки технического состояния объектов в технической диагностике используется понятие - признак состояния .

Под признаком состояния понимают значение (или интервал значений) какоголибо параметра, устанавливаемого для отличия данного состояния от других состояний. Смысловым эквивалентом признака состояния является значение параметра (входной сигнал на реле составляет 27 Вольт напряжение в Вольтах - это параметр, а ее выражение в числе - это значение параметра).

Техническое диагностирование объектов представляет собой процесс исследования последних. Результатом этого исследования является заключение о техническом состоянии объекта с указанием вида технического состояния, а также, при необходимости, вида, места и причины неисправности.

По каждому контролируемому параметру в эксплуатационной документации указывается нормативное значение, чаще всего соответствующее состояниям: функционирования, работоспособности или исправности. Реже указываются нормативы параметра для нефункционирующего, неработоспособного или неисправного состояний.

Нормативные значения параметров могут указываться в виде:

числа с указанием размерности (например, 5 А);

диапазона чисел с указанием размерности (2…4 мВ);

номинального значения числа с указанием его допуска и размерности

(27+ − 5 5 В).

В эксплуатационной документации наряду с параметром, и его значением также указывают и условия, диагностическую аппаратуру, а иногда - технологию контроля и интерпретации результатов контроля.

1.2. Показатели контролепригодности изделий

Важным аспектом технической диагностики является оценка контролепригодности изделий. Контролепригодность – свойство изделия обеспечивать достоверную оценку его технического состояния и раннее обнаружение неисправностей и отказов. Контролепригодность обеспечивается конструкцией изделия и принятой системой технической диагностики.

Контролепригодность изделия задается на стадии разработки и обеспечивается на стадии производства. Возможности улучшения контролепригодности в условиях эксплуатации практически отсутствуют.

В качестве показателей контролепригодности используются:

коэффициент полноты проверки исправности (работоспособности,

функционирования)

К ПП = λ К λ 0 ,

где λк - суммарная интенсивность отказов проверяемых составных частей изделия; λо - суммарная интенсивность отказов всех составных частей изделия;

коэффициент глубины поиска дефекта (повреждения)

К ГП = F R ,

где F - число составных частей изделия, с точностью до которых определяется место дефекта; R - общее число составных частей изделия, с точностью до которых требуется определение места дефекта;

среднее время подготовки изделия к диагностированию заданным числом специалистов

Т В = Т УСЛ + Т МДР ,

где Т УСЛ среднее время установки и снятия измерительных устройств, необходимых для диагностирования; Т МДР - среднее время монтажно-демонтажных работ на изделии, необходимых для подготовки к диагностированию (вскрытие люков, разъемов, снятие блоков и т.д.);

средние трудозатраты на подготовку изделия к диагностированию

Q B = Q УСЛ + Q МДР ,

где Q УСЛ - средние трудозатраты на установку и снятие измерительных устройств, необходимых для диагностирования; Q МДР - средние трудозатраты на монтажно-демонтажные работы на изделии, необходимые для подготовки к диагностированию (вскрытие люков, разъемов, снятие блоков и т.д.);

коэффициент избыточности изделия

К ИИ = G И − G ИИД ,

где G И - масса составных частей, введенных в конструкцию для диагностирования изделия; G ИИД - масса всего изделия;

коэффициент использования специальных средств диагностирования

К ИС = G СДG − G ССД , СД

где G СД - суммарная масса серийных и специальных средств диагностирования изделия; G ССД - масса специальных средств диагностирования изделия;

коэффициент трудозатрат на подготовку к диагностированию

К ТД = Q Д Q + Д Q В ,

где Q Д - средние трудозатраты на диагностирование изделия; Q В - средние трудозатраты на подготовку изделия к диагностированию;

дифференциальная оценка контролепригодности g i = K i K iб ,

где К i - значение i -го показателя ремонтопригодности (любого из указанных выше) рассматриваемого изделия; К iб - значение i -го показателя ремонтопригодности (любого из указанных выше) базового (эталонного) изделия;

комплексная оценка контролепригодности

g = ∏ (ai gi ) ,

i= 1

где n - количество показателей контролепригодности рассматриваемого изделия; gi - i -ая дифференциальная оценка контролепригодности; a i - коэффициент весомости i -го показателя контролепригодности.

1.3. Показатели диагностирования

Стандартом устанавливаются следующие показатели диагностирования:

- вероятность ошибки диагностирования P ij ;

- апостериорная вероятность ошибки диагностирования P aij ;

- вероятность правильного диагностирования (достоверность контроля) D ;

- средняя оперативная продолжительность диагностирования T Д ;

- средняя стоимость диагностирования С Д ;

- средние оперативные трудозатраты на диагностирование Q Д . Показатели диагностирования определяются при проектировании, испытаниях

и эксплуатации системы диагностирования. Показатели включаются в техническое задание на изделие и нормируются.

1.3.1. Вероятность ошибки диагностирования

В общем случае вероятность ошибки диагностирования Pij вычисляют по формуле

P ij = P oi ∑ P cl P yjil , l= 1

где k - количество технических состояний (далее - состояний) средства диагностирования; P оi - априорная вероятность нахождения объекта диагностирования в состоянии i; P сl - априорная вероятность нахождения средства диагностирования в состоянии l; P yjil - условная вероятность того, что в результате диагностирования объект диагностирования признается находящимся в состоянии j при условии, что он находится в состоянии i и средство диагностирования находится в состоянии l .

По статистическим данным оценку вероятности ошибки диагностирования определяют по формуле

где N il - общее число испытаний системы диагностирования (диагностирований объекта, находящегося в состоянии i , средством диагностирования, находящимся в состоянии l ); r jil - число испытаний, при которых система диагностирования зафиксировала состояние j.

Для систем диагностирования, предназначенных для проверки работоспособности (то есть при различении только двух состояний объекта диагностирования - работоспособное и неработоспособное) возможны ошибки диагностирования видов (i=1, j=2) и (i=2, j=1).

Очевидно, что при i=1 и j=1 - состояние объекта работоспособное и ошибка диагностирования отсутствует. При i=2 и j=1 – состояние объекта неработоспособное и ошибка диагностирования также отсутствует.

Вероятность ошибки диагностирования вида (1,2) P 12 - это вероятность совместного наступления двух событий: объект находится в работоспособном состоянии, но в результате ошибки диагностирования признан неработоспособным.

Вероятность ошибки диагностирования вида (2,1) P 21 - это вероятность совместного наступления двух событий: объект находится в неработоспособном состоянии, но в результате ошибки диагностирования признан работоспособным. Для рассмотренного частного случая вероятности P 12 и P 21 вычисляются по формулам

P 12 = P o 1 ∑ P cl P y 21l , l = 1

P 21 = P o 2 ∑ P cl P y 12l , l = 1

где P o1 - априорная вероятность нахождения объекта диагностирования в работоспособном состоянии; P о2 - априорная вероятность нахождения объекта диагностирования в неработоспособном состоянии; P у21l - условная вероятность того, что в результате диагностирования объект считается находящимся в неработоспособ-

ном состоянии при условиях, что он находится в работоспособном состоянии и средство диагностирования в состоянии l; P у12l - условная вероятность того, что в результате диагностирования объект считается находящимся в работоспособном состоянии при условиях, что он находится в неработоспособном состоянии и средство диагностирования в состоянии l; P сl - априорная вероятность нахождения средства диагностирования в состоянии l .

1.3.2. Вероятность правильного диагностирования и апостериорная вероятность ошибки диагностирования

Вероятность правильного диагностирования часто называют достоверностью контроля и считают основным показателем диагностирования.

Достоверность контроля - это показатель степени объективного отображения результатами контроля действительного технического состояния изделия.

Вероятность правильного диагностирования (достоверность контроля) D вычисляют по формуле

D = ∑ Pij ,

i = 1

где P ij - вероятность ошибки диагностирования вида (i,j); m - число возможных технических состояний объекта диагностирования (для систем диагностирования, определяющих работоспособное и неработоспособное состояния объекта в целом m = 2 ).

Оценку правильного диагностирования определяют по формуле

D * = ∑ P ij * ,

i = 1

где P * ij - оценка вероятности ошибки диагностирования вида (i,j);

Для распространенного класса систем диагностирования, предназначенных для проверки работоспособности (m = 2), вероятность правильного диагностирования определяют по формуле

D =1 − P 12 − P 21 .

Апостериорную вероятность Pаij вычисляют по формуле

где P ij - вероятность ошибки диагностирования вида (i,j); m - число возможных технических состояний объекта диагностирования (для систем диагностирования, определяющих работоспособное и неработоспособное состояния объекта в целом

m = 2 ); D - вероятность правильного диагностирования.

1.3.3. Средняя продолжительность, средние трудозатраты и средняя

стоимость диагностирования

Среднюю оперативную продолжительность диагностирования в общем случае опре-деляют по формуле

Т Д = ∑ T oi P i , i= 1

где Т i - средняя оперативная продолжительность диагностирования объекта, находящегося в состоянии i . Величина Тi включает продолжительность выполнения как вспомогательных операций, так и собственно диагностирования; P оi - априорная вероятность нахождения объекта диагностирования в состоянии i .

Оценку средней оперативной продолжительности диагностирования выполняют по формуле

где N - общее число испытаний системы диагностирования (диагностирований объекта); Т ig - оперативная продолжительность диагностирования объекта, находящегося в состоянии i при g -ом испытании.

Средние оперативные трудозатраты на диагностирование в общем случае определяют по формуле

Q Д = ∑ Q ОДi P i ,

i= 1

где Q ОДi - средние оперативные трудозатраты на диагностирование объекта, находящегося в состоянии i .

Оценку средних оперативных трудозатрат на диагностирование выполняют по формуле

Q * Д = 1 ∑∑ N m Q ОДig P i N g = 1 i = 1

где N - общее число испытаний системы диагностирования (диагностирований объекта); Q ОДig - оперативные трудозатраты на диагностирование объекта, находящегося в состоянии i при g -ом испытании.

Среднюю стоимость диагностирования S д вычисляют по формуле

С Д = ∑ C oi P i , i= 1

где C oi - средняя стоимость диагностирования объекта, находящегося в состоянии i. Величина С i включает амортизационные затраты диагностирования, затраты на эксплуатацию системы диагностирования и стоимость износа объекта диагностирования при его диагностировании.

1.4. Системы диагноза технического состояния

На рис.2 представлены обобщенные функциональные схемы системы тестового диагноза и системы функционального диагноза технического состояния. Системы содержат объект диагноза ОД и средства диагноза СД. Схемы даны в «однолинейном» изображении. Физически каждая линия схемы, снабженная стрелкой на конце, может представлять несколько каналов передачи информации.

Как видно из рис.2,а в системах тестового диагноза воздействия на объект поступают от средств диагноза. Поэтому как состав, так и последовательности подачи этих воздействий можно выбирать, исходя из условий эффективной организации процесса диагноза. Более того, каждое очередное воздействие в процессе диагноза может назначаться в зависимости от ответов объекта на предыдущие воздействия. Воздействия в системах тестового диагноза будем называть тестовыми . Тестовые воздействия могут подаваться как в периоды времени, когда объект не используется по прямому назначению, так и в процессе выполнения им его рабочего алгоритма функционирования. Во втором случае, однако, тестовыми воздействиями могут быть только такие сигналы, которые не мешают нормальной работе объекта. Например, при инерционных исполнительных механизмах некоторого функционирующего объекта возможна подача кратковременных импульсных тестовых воздействий на схемы управления этими механизмами.

Рис. 2. Обобщенные функциональные схемы систем диагноза технического состояния: а)- система тестового диагноза; б)- система функционального диагноза

Тестовые воздействия могут подаваться как на основные входы объекта, т.е. на его входы, необходимые для применения объекта по назначению, так и на дополнительные входы, организованные специально для целей диагноза.

В системах функционального диагноза (рис. 2,б) воздействия, поступающие на основные входы объекта, заданы его рабочим алгоритмом функционирования и поэтому, как правило, не могут выбираться, исходя из условий эффективной организации процесса диагноза. Эти воздействия будем называть рабочими . Указанная на рис.2,б подача рабочих воздействий и на средства диагноза часто имеет место в системах функционального диагноза, хотя и не является обязательной.

Отметим, что системы функционального диагноза могут использоваться также в режимах имитации функционирования объекта. При этом, естественно, должна быть обеспечена имитация рабочих воздействий. Такое использование систем функционального диагноза целесообразно при наладке или ремонте объекта.

Ответы объекта (на тестовые или на рабочие воздействия) в обоих видах систем диагноза поступают (рис. 2) на средства диагноза. Ответы могут сниматься как с основных выходов объекта, т.е. с выходов, необходимых для применения объекта по назначению, так и с дополнительных выходов, организованных специально для целей диагноза. Эти основные и дополнительные выходы часто на-

зывают контрольными точками.

Обратимся теперь к средствам диагноза. Средства диагноза реализуют некоторый алгоритм диагноза, задающий состав и очередность реализации, а также способ анализа результатов элементарных проверок объекта.

Реализация элементарных проверок заключается в выработке и подаче на объект входных сигналов (воздействий) и в приеме и измерении соответствующих выходных сигналов (ответов). Естественно, что для реализации этих операций средства диагноза должны содержать источники воздействий (в системах тестового диагноза), измерительные устройства и устройства связи источников воздействий и измерительных устройств с объектом.

Целью анализа результатов элементарных проверок является получение результатов диагноза, т. е. определение технических состояний, в одном из которых фактически находится объект.

Как было сказано выше, результаты элементарных проверок представлены в виде значений сигналов в контрольных точках. Результаты же диагноза должны быть представлены в иной форме, более удобной для практического их использования. Например, при проверке исправности результатом диагноза должен быть один из ответов: «объект исправен» или «объект неисправен», а при поиске неисправностей - «в объекте неисправна такая-то конкретная компонента (узел, блок, деталь)». Другими словами, требуется расшифровка (анализ, преобразование) результатов элементарных проверок, полученных в процессе реализации алгоритма диагноза.

В простейшем случае такая расшифровка может представлять собой обычное сравнение физических значений сигналов в контрольных точках с заданными эталонными значениями этих сигналов. Заметим, что при недостаточном уровне автоматизации процесса диагноза, в частности, при использовании ручных средств диагноза функции расшифровки результатов элементарных проверок возлагаются на человека.

Так или иначе, для выполнения операций анализа результатов элементарных проверок средства диагноза должны располагать определенной информацией о поведении исправного объекта. Аппаратуру средств диагноза, хранящую информацию о поведении объекта, или другой носитель этой информации будем называть физической моделью объекта . Наглядным примером физической модели объекта является эталонный, заведомо исправный его экземпляр. Однако во многих случаях такая физическая модель информационно избыточна и зачастую трудно реализуема. В широко распространенных системах централизованного контроля, являющихся системами проверки правильности функционирования, физическая модель объекта представляет собой аппаратуру для задания допустимых значений (уставок) контролируемых параметров, а также средства коммутации и подключения этой аппаратуры к устройствам сравнения допустимых значений.

Средства, осуществляющие сопоставление информации об объекте, с фактическими результатами элементарных проверок и вырабатывающие сигнал «ре-

зультаты диагноза», назовем блоком расшифровки результатов.

Наконец, средства диагноза должны иметь тот или иной носитель алгоритма диагноза. Носителем жестких или редко изменяемых алгоритмов диагноза обычно является аппаратура, конструктивно объединенная с остальной аппаратурой средств диагноза. Для задания сменных алгоритмов диагноза часто применяются стандартные программоносители - магнитные барабаны, магнитные ленты, гибкие магнитные диски, жесткие диски и т. п. В последнем случае, естественно, средства диагноза должны содержать соответствующие устройства считывания информации с программоносителей.

Итак, по завершении процесса определения технического состояния объекта средства диагноза вырабатывают сигнал «результаты диагноза». Знание технического состояния объекта может быть использовано для различных целей, в том числе, например, для выбора и применения другого алгоритма диагноза, позволяющего более точно определить техническое состояние объекта.

1.5. Объекты диагноза

Для построения математических моделей объектов диагноза в процессе проектирования и создания систем диагноза необходимо знать физические свойства и характеристики этих объектов.

В получении таких знаний важное место занимает изучение возможных физических неисправностей объекта, а также параметров, характеризующих исправное и все неисправные состояния объекта. При этом полезна классификация объектов по принципу их действия, по назначению, по сложности, по энергетическим и другим признакам. Необходимо также классифицировать неисправности по их видам (например, на производственные и эксплуатационные, на катастрофические и постепенные), определять вероятности или частности, анализировать причины их возникновения, разрабатывать методы определения признаков неисправностей и т.п. Работы по исследованию параметров объектов включают в себя разработку методов задания допусков и определения контрольных соотношений между отдельными параметрами, изучение вопросов точности измерения параметров при диагнозе, определение законов изменения параметров во времени и т.п.

Для построения оптимальных алгоритмов диагноза большое значение имеет организация сбора и обработки статистических данных, особенно по вероятностям возникновения неисправностей и по затратам (времени, энергии, материальных или денежных средств и т. д.) на отыскание неисправностей и их устранение. Отметим, что статистические данные важны не только для оптимизации алгоритмов диагноза, но также для эффективного решения задач технической прогностики и технической генетики.

Объектами диагноза могут быть любые технические изделия, устройства или системы, относительно которых имеет смысл ставить и решать задачи проверки их исправности, работоспособности, правильности функционирования или задачи поиска неисправностей.

Последствия любых явлений или действий, которые переводят объект в некоторое неисправное состояние, называются физическими неисправностями объекта.

Объект может состоять из компонент - функционально или конструктивно выделенных частей. Тогда совокупность компонент объекта, связей между компонентами (внутренних связей) и связей объекта с внешней средой (внешних связей) называют структурой объекта. Понятия исправного и неисправного состояний, а также физической неисправности приложимы к компонентам объекта, его внутреннимивнешнимсвязям.

Взаимодействие объекта с внешней средой осуществляется через его основные и дополнительные входы и выходы. Сигналы на входах и выходах объекта характеризуются параметрами тех физических величин, с помощью которых передаются указанные сигналы. Это - входные и выходные параметры объекта. Часто возникает необходимость рассматривать внутренние параметры объекта, т. е. такие параметры, которые не являются его входными или выходными. Например, необходимо замерить сопротивление резистора, снять напряжение на трансформаторе и т.д.

Последовательности (или, в частном случае, совокупности) возможных значений входных параметров образуют множество возможных воздействий на объект. Аналогично, множество ответов объекта определяется последовательностью (или, в частном случае, совокупностью) значений его выходных параметров.

Таким образом, воздействие на объект (ответ объекта) характеризуется составом входов (выходов) и теми моментами времени, в которые поступают заданные (измеряются получаемые) значения параметров на этих входах (выходах). Последовательность (совокупность) значений указанных параметров можно называть значени-

емвоздействия(ответа).

Элементарная проверка представляет собой некоторый физический эксперимент над объектом и определяется значением воздействия, подаваемого или поступающего на объект, а также ответом объекта на это воздействие. Значение ответа объекта является результатом элементарной проверки. Ясно, что объект, находящийся в разных технических состояниях, может выдать разные результаты одной и той же элементарной проверки. Понятие элементарной проверки применимо также к отдельным компонентам объекта. В этом случае, естественно, предполагается доступность входов и выходов компонент, что может потребовать организации дополнительных входовивыходовобъекта.